电阻型超导限流器中带材失超与恢复特性

电阻型超导故障限流器中带材失超和超导恢复特性受电流、温度、磁场等因素影响,以YBCO超导带材为研究对象,建立了饼式线圈和螺线管式线圈绕制模型,分析了两种线圈中磁场分布特性,在液氮冷却条件下,表明了温度、磁场对临界电流密度和失超电阻率的影响;通过分析在三角波形故障电流作用下带材失超和超导恢复过程中的热过程,表明了超导恢复时间与失超后的温度和散热条件有关,当温度低于105 K时,超导特性恢复较快。为超导限流器的结构、冷却设计提供参考。     

一种用于电阻型超导限流器新型结构的第二代高温超导带材

电阻型超导故障限流器(R-SFCL)结构简单、限流效果好等优点,在电力系统中具有广阔的应用前景.超导故障限流器的发展经历了实验级、配电级、输电级样机研制等阶段.随着超导限流器容量不断攀升,由于单根材料性能的限制,不可避免在系统中会采用大量的串并联方式.带材的临界电流和耐瞬态冲击能力决定着一个限流器在额定电流通流下和过流冲击下的并联支路数.带材的失超电阻决定着一个限流器在一定故障电流抑制率下的串联支路数.通过分析目前REBCO超导带材的参数和典型的限流器设计参数,发现了超导带材电流和耐过流冲击相差近3倍的关系.本文提出了一种宽的不锈钢封装窄的超导带结构,目的是让不锈钢的宽度与超导带材的宽度保持在3倍的关系,以贴合部分限流器的需求.经过测试,结果显示低成本新结构的超导带材瓶颈性能保有原结构带材的91.3%,成本下降一半,这对未来电阻型超导限流器成本的降低来说是一个非常好的选项.     

电阻型超导限流器故障限流引发的传热问题研究

为研究用于电阻型超导限流器(SFCL)故障限流引发的传热问题,本文采用12mm宽、0.31mm厚的纯不锈钢带材模拟电阻型限流器专用第二代(2G)高温超导带材,通过电加热方式获得其在液氮中不同放置状态的沸腾热流密度曲线,并修正经典模型系数以适用于描述故障限流后巨大温差等复杂换热工况下的传热规律;同时通过淬冷法获得不锈钢及2G超导带材的淬冷沸腾热流密度曲线。     

二代高温超导带材失超电阻的交-直流等效计算方法

超导故障限流器具有通态损耗低、响应速度快等优点,是一种应用场景广阔的超导电力设备,但二代高温超导带材失超电阻的有效计算较困难,难以同时满足计算精度和速度的要求。本文对YBCO高温超导带材进行交流和直流过电流冲击实验,测量了短路故障电流作用下带材的失超电阻特性。结果表明,带材失超电阻与积累能量具有一一对应关系,且该对应关系在交流和直流工况下一致。以此为理论基础,搭建了基于电阻-能量关系的电阻型超导限流器失超电阻计算模型,提出了交直流等效失超电阻分析方法,可用交流冲击实验等效替代直流实验,降低实验与仿真建模的难度。     

直流超导限流器的发展和应用现状综述

超特高压直流电网发展迅速,但是直流电网面临故障电流上升速度快、幅值高、切断困难的问题,限流器能够抑制故障电流的上升,降低直流故障电流的开断难度.直流超导限流器是其中极为关键的一类,总结了相关的研究进展,着重介绍了电阻型、磁通耦合型、饱和铁心型、磁屏蔽型超导限流器的工作原理,并且介绍了最新的应用研究.最后讨论了直流超导限...     

电阻型超导限流器研发现状及所面临的技术瓶颈

我国短路电流超标问题日益严重,对新型限流技术的需求迫切。电阻型超导限流器因其结构简单、自动触发、限流效果明显、技术上相对容易实现等独特的优势,在高电压等级的输电网具有广阔的应用前景,成为目前国内外新型限流技术研究的热点。主要介绍了电阻型超导限流器的发展背景、基本原理及国内外研究现状,并总结了电阻型限流器所面临的技术瓶颈与难题。     

电阻型超导限流高压直流断路器研究

多端高压直流网络中的关键技术之一是直流线路故障时快速可靠地分断故障电流,为此本文研究了一种基于电阻型超导限流器的高压直流断路器。该断路器由限流与关断两部分组成,当线路发生故障时首先经过限流部分触发超导限流器,从超导态转变到正常态,产生电阻限制故障电流,且使故障电流转移到由全控型IGBT与避雷器并联组合成的支路上,进一步使故障电流减少,从而使隔离开关可靠断开,隔离故障线路。通过Matlab/simulink仿真表明,该断路器快速分断大故障电流可行。     

饱和铁芯型超导限流器研究进展综述

电力系统短路电流对系统的稳定安全运行造成了极大的威胁,超导故障限流器是一种将超导技术、电力技术相结合产生的故障限流装置,能有效地限制短路电流。饱和铁芯型超导限流器是产业化前景较好的一种超导限流器,在对此类型的故障限流器进行了深入调研和广泛收集资料的基础上,介绍了饱和铁芯型超导限流器的工作原理,分析了它的优缺点,阐述了饱和铁芯型超导限流器的国内外发展现状,归纳了其在设计过程中的关键技术和制约其工业化应用的主要问题,并提出了技术建议,最后展望了饱和铁芯型超导限流的应用前景。     

高压电阻型超导限流器制冷工质中的气泡研究

电阻型超导限流器具有结构简单、响应快、正常态无阻抗等特点,是解决电网故障电流超标的技术方法之一。面向高压应用场景,由于系统电压水平高、限流过程中产热多,产生了一些异于中低压应用场景的新问题,制冷工质中的气泡问题就是其中之一。文中总结讨论了工质在正常工况下和限流过程中的气泡由来和规律,分析了气泡对系统电气绝缘和机械安全性等可能产生的影响。文中提出的问题,是高压电阻型超导限流器实用化研究亟待明确解决的问题。     

用于柔性直流输电的电阻型超导限流器优化策略研究

电阻型超导限流器应用于柔性直流系统的短路故障限流,可以有效降低与之配合的断路器开断要求。通过建立基于实测数据的YBCO超导带材短时电流冲击模型,发现超导带材失超电阻过小是影响限流性能的主要因素。针对此问题,提出了低温优化策略和带材结构优化策略,两种策略都可通过减少导电金属面积来达到节省带材的目的。最后,根据直流系统和限流器要求,提供了一种带材结构综合优化算法,并利用模型仿真验证了其有效性。     

饱和铁心型超导限流器

饱和铁心型超导限流器具有限流功能可靠、输电稳态损耗小、限流恢复时间短等优异特性。根据其工作原理,一方面,用于直流励磁的超导绕组自身不承受短路电流冲击,这避免了其它类型超导限流器中由于超导绕组失超所带来的诸多技术难题;另一方面,其主体电抗器可以借鉴成熟的铁心电抗器技术。因此,饱和铁心型超导限流器的以其优异的性能特性和成熟的工程实现技术,成为迄今为止人们研究的各类超导限流器中的最具实用价值的一种。在电网容量不断扩大,智能化水平不断提高的今天,饱和铁心型超导限流器有非常广阔的应用前景。文中将叙述饱和铁心型超导限流器的基本原理、结构形式、功能特性,并对已在云南普吉变电站挂网运行的35kV/90MVA超导限流器进行简要介绍。     

桥式超导故障限流器的研究新进展

普通桥式超导故障限流器(Superconducting Fault Current Limiter,SFCL)只能限制故障短路电流的峰值,不能限制短路电流的稳态值。应用电力电子技术对桥式超导限流器的结构进行改进能在保持原有桥式限流器优点的基础上,有效限制短路电流的稳态值。针对现今的研究热点,着重介绍了全控桥型、电阻投切型、混合型、有源型等几种实用价值较高的桥式SFCL的工作原理及其特点,并对桥式超导限流器研究中存在的问题及其发展趋势做了说明。     

电压补偿型超导限流器对电流保护的影响

基于电压补偿型超导故障限流器(SFCL)的工作原理,分析了电网故障时由于限流器限流阻抗串入对电流保护的影响.通过重新整定电流保护的动作值,得到了限流器与电流保护配合的解决方法.以一个10kV中性点不接地配电网为例,分别对引入SFCL前后系统三相短路的电流保护进行仿真,验证了该方法的有效性.     

高温超导故障限流器稳态与瞬态三维仿真与分析

采用三维有限元场-路耦合方法和磁路方法研究饱和铁芯型超导限流器(SFCL)的瞬态过程,并针对故障状态时,直流超导线圈感应高电压现象,提出使用短路线圈改善超导线圈的高压问题。通过与限流器样机的试验结果对比分析,证明数值计算方法的正确性。     

Superconducting fault current limiter for railway transport

A resistive switching superconducting fault current limiter (SFCL) for DC networks with voltage of 3.5 kV and nominal current of 2 kA is developed. The SFCL consists of two series-connected units: block of superconducting modules and high-speed vacuum breaker with total disconnection time not more than 8 ms. The results of laboratory tests of superconducting SFCL modules in current limiting mode are presented. The recovery time of superconductivity is experimentally determined. The possibility of application of SFCL on traction substations of Russian Railways is considered.     

35kV/90MVA高温超导限流器低温系统

35kV/90MVA高温超导限流器的低温系统是一个开放式的液氮制冷系统,包括一个环形不锈钢杜瓦、真空绝热管、压力及温度传感器、低温阀门以及监控系统.高温超导磁体放置在杜瓦中;监控系统检测杜瓦内液氮的液面,并控制往杜瓦内进行补液.杜瓦内蒸发的氮气通过真空绝热管道直接排放到大气中.分别对不同工况下的液氮蒸发量进行了测量.进...     

磁通约束型超导限流器电压分布计算与分析

阐述了磁通约束型超导限流器的基本原理,仿真分析了限流器在系统中限流效果以及电流变化,解析计算了限流过程中的产生的冲击电流;针对400V/20A容量的磁通约束型超导限流器,分析了限流器限流过程的电压分布,对比在层绕与饼绕两种设计方案下电压分布的差异以及磁场分布变化。